碳纤维加固混凝土结构的施工要点

0 引 言
随着社会不断发展，有许多建筑物原设计的使用功能也随业主的使用要求变化而不断变化，建筑物因使用功能改变而造成原有结构设计承载力不足，从而需要进行结构加固。碳纤维加固钢筋混凝土结构因其施工简便、快速，不占用空间，加固效好而成为众多加固方法中的首选方法。中煤建设集团公司近来承接了多项结构加固工程，大部分都采用碳纤维进行加固。根据多年来的施工经验及目前施工情况，简要介绍碳纤维加固混凝土结构的施工要点。
1 准备阶段
(1)详细理解、分析设计图纸，充分领会设计
意图。
(2)结合操作现场及拟加固混凝土结构的实际情况，制订具体的操作措施，分析该项目的难点、关键点，重点应注意的部位。编制施工进度安排，并进行详细交底，要让每个操作人员都十分清楚加固所用材料型号、加固间距，防止用错。
(3)基底处理。清除拟加固构件表面剥落、疏松、受腐蚀等混凝土，直至露出新的混凝土结构面，用基底处理材料修复空洞、蜂窝、麻面等确保表面平整；将拟加固的混凝土结构表面打磨平整，清除表层的松动石子、浮浆等杂质，露出新结构面；结构面阳角的处理：将混凝土结构阳角用角向磨光机打磨成圆弧状状，圆弧半径不小于20 mm；拟加固结构部位表面必须清理干净，无油污等杂质并确保干燥。
(4)结构空间较高时，应搭设安全、牢固的操作平台。
(5)由于碳纤维布或片材及配套粘接树脂均为易燃材料，操作时应严格控制火源并配备足够的消防设施。
2 材料选用
(1)碳纤维加固材料应严格选用设计施工图中设计的纤维布或片材，以及配套树脂和表面防护材料。如果碳纤维布或片材和配套树脂无法采购设计使用材料时，应经设计人员同意，并做相容试验。
(2)碳纤维布、碳纤维片材、配套树脂应有国家认可质检部门出具的产品性能检测报告和产品合格证，配套树脂还应提供耐久性能指标及施工和使用环境要求。
(3)单层碳纤维布的单位面积碳纤维质量一般为150 m 、200 m 、300 g／m 、450 g，m 等几种，具体各工程施工采用的碳纤维布以设计选用为准，一般采用200咖 、300 g／m：较多。
(4)配套树脂主要有底层树脂、找平树脂、浸渍树脂或粘接树脂，各种树脂的主要性能指标如
表1所示。
表1 树脂的主要性能指标
树脂的主要性能指标
(5)表面防护材料。加固施工完毕后，碳纤维加固层表面应进行防护处理，主要是防止外来因素破坏加固面层和发生火灾。碳纤维加固层的防护常用办法是面层浸渍树脂未固化前，在表面满撒石英砂，48 h后在加固表面抹水泥砂浆。
3 碳纤维加固施工主要步骤
(1)涂刷底层树脂。在已处理过的混凝土基层表面上再次彻底清理去除灰尘，确保混凝土表面无尘土，干燥良好；配制底层树脂：将主剂、固化剂按材料说明书中的配比要求准确称取，在容器内使用电动搅拌机械混合搅拌2～3 min，直至颜色
均匀待用；用滚筒刷将底层树脂均匀涂抹于拟加固的混凝土表面，操作时要防止局部涂刷过厚，板底涂刷时应防止形成流坠。
(2)找平处理。底层树脂干燥后，按找平树脂材料主剂与固化剂之比按2-1的质量比准确称取后混合均匀，用铲刀或刮板将涂刷过底层树脂的混凝土表面凹坑处抹平，不得有棱角出现；阴角处理采用找平树脂将阴角做成光滑的内圆弧状，圆弧半径大于20 mm；找平层操作完成后，应保持操作现场通风干燥48 h，确保充分固结后方可进行下道工序。
4 施工操作步骤
(1)操作人员根据图纸设计尺寸加上搭接尺寸准确裁剪碳纤维布，购买材料时可以根据设计宽度合理选择，以尽量少裁割纵向为宜。
(2)技术人员按照设计图纸表示位置，将拟粘贴加固碳纤维布的位置准确表示出来。
(3)配制并涂刷浸渍树脂：将浸渍树脂主剂与固化剂之比按2：1的质量比准确称取后，在容器里用电动搅拌机械混合2 3 min，直到颜色均匀后待用。使用滚筒刷将浸渍树脂均匀涂刷在现场标示的粘贴碳纤维布位置，涂刷面积应大于纤维布的面积。
(4)先用手轻压碳纤维布贴于需粘贴的位置，然后采用专用的滚筒顺纤维方向多次滚压，排除气泡，让树脂充分浸透碳纤维布，滚压时不得损伤碳纤维布。
(5)当需要粘贴多层碳纤维布时，重复上述步骤，并应在上一层碳纤维表面的浸渍树脂指触干燥后尽快进行下一层粘贴。
(6)最后一层碳纤维布粘贴完毕后，在表面均匀涂刷树脂。
(7)粘贴碳纤维板时其表面应擦拭干净至无粉尘，碳纤维板粘贴面涂刷粘接树脂应均匀并呈突起状，厚度不小于2 mm。
(8)将涂好粘接树脂的碳纤维板用手轻压贴事先确定的位置，用滚筒均匀平稳压实，使树脂从四周挤出以确保密实无空洞。当需要平行粘贴碳纤维板时，板与板之间的空隙不小于5 mm。
(9)碳纤维布宜通长粘贴，过长或无法通长粘贴时可以分段粘贴，其搭接长度不应低于100 mm或根据设计要求。
(10)碳纤维加固表面防护，在表面涂刷浸渍树脂未固化前，均匀撒石英砂一层，以便装饰面层粘接牢固。
5 质量要求
(1)材料进场时，要认真检查进场的碳纤维布或片材和配套树脂粘接材料的产品合格证、材料出厂质量检验报告，在现场监理人员的监督下取样，并及时送实验室检验复试。
(2)粘贴碳纤维布或片材时，布或片材与原结构面的实际粘贴面积应大于设计面积，粘贴的位置与设计位置偏差不大于10 mm。
(3)混凝土与碳纤维布或片材之间的粘接质量检查，可用小锤轻轻敲打或用手按压粘接好的材料表面，粘接总有效面积不低于95％。当空鼓的面积小于10 000 mm 时，可采用针管向空隙内注胶进行修补。当空鼓面积大于10 000 mm 时，则必须将空鼓部位全部切除，重新打磨平整，再搭接粘贴上相同的碳纤维布或片材，四周搭接长度大于100mm。
(4)现场试验。施工现场试验应当在已经施工完成的加固的结构表面上进行，试件选择按照实际粘贴碳纤维布或片材的表面面积计：500 m以下粘贴面积取一组试样(每组3个点)，500～1 000 m 取两组试样，1 000 m 以上粘贴面积每
1 000 mz取两组试样。试样应该由检验人员随机选取，试样选取的间距纵横应大于0．5 m。现场检测试样制备：①表面处理，被测部位的加固表面应清除污渍并保持干燥；②切割预切缝：从加固表面向混凝土机体内部切割预切缝，切人混凝土内深度2—3 mm、宽度1～2 mm、预切缝形状为直径40 mm的圆形；③粘贴钢标准块：采用取样粘贴剂粘贴直径为40 mm的圆形钢标准块，取始实施时，结合项目总体要求成立标段划分小组划分标段，如有必要委托监理机构参与标段划分。③ 根据国家对施工企业的从业资质要求划分标段。一般建设项目按照先勘察、后设计、再施工的先后顺序原则，根据具体招标项目的建设内容，将其按行业和专业进行分类，对照国家对施工企业的从业资质和等级要求进行标段划分，严禁跨资质、超资质等级投标。即有什么样的资质干什么样的活。④根据国家强制性规定划分标段。对于国家和地方有关主管部门有强制性规定，标段划分必须按照强制性要求执行。如煤矿建设项目，《煤矿建设安全规范》(AQ 1083—2011)中要求“煤矿建设项目招标时应合理划分工程标段，一个建设项目单项工程(或同类专业工程)，原则上发包给1家有相应资质的施工单位，大型及以上项目单项工程(或同类专业工程)施工单位不得超过2家。”2010年，国家发改委、能源局、安监局、煤监局四部委下发的《关于进一步加强煤矿建设项目安全管理的通知》(发改能源[20101709号)，明确要求：“项目建设单位应按照招标投标法和项目核准文件等要求，做好项目勘察、设计、施工、监理以及重要设备、材料等采购活动的招投标工作，不得随意肢解工程。项目招标确需划分标段的，要以有利于施工安全为前提，严格控制单项工程(或同类专业工程)施工单位数量。矿井一期(从井筒开挖到井底车场施工前)工程施工单位原则上不超过2家；二期(从施工井底车场开始到进人采区施工前)、三期(从施工采区车场开始到整个采区巷道施工)工程施工单位原则上不超过3家。高瓦斯、煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出、有突水危险或水文地质
条件类型复杂及以上的矿井，施工单位应具有国家特级施工资质，并具有同类项目的施工业绩。”这条规定要求虽然说是对施工单位的数量和资质的限制和要求，实质是对标段划分的强制性要求。⑤根据招标项目规模划分标段。招标项目规模较
大时，同一专业可划分成若干标段；招标项目规模不是很大时，同一专业就不再细分标段。项目规模按照国家有关划分标准执行。⑥根据招标项目特点划分标段。对于像铁路、公路、水利、市政和管线等线性工程，其作业面大，可以多划分标段；对于体量大、建筑单体多、占地面积大且平面容易分割的项目可以多划分标段；对于单体体量大的装饰装修工程，可以以一个楼层或多个楼层为一个标段。对于园林绿化工程，因对各景观点造型等要求各异，可根据具体情况多划分标段，等等。⑦根据招标项目对工期要求划分标段。工期作为项目目标控制的重点之一，建设单位(项目法人)对此非常关注。特别地、商业运营项目的建设单位(项目法人)希望项目早建成早受益早回收投资成本，这类项目在其他条件许可的情况下，可以多划分标
段以满足建设单位(项目法人)对工期的要求。⑧根据招标项目现场条件划分标段。项目建设的现场条件千差万别，有的在平原地区有的在山区，有的在城市有的在农村??，这就形成具体的项目施工现场场地、进场道路的大小和难易。对于在山区实施
的项目，由于作业面小、进场困难，至少在项目前期工程中尽可能压缩标段，后期工程适当增加标段。
6 注意事项
由于碳纤维布、片材是导电材料，操作过程中应远离电源或者采取防护措施；操作过程中不得弯折碳纤维布或片材；树脂、碳纤维布或片材等原材料应远离火源、密封储存并避免阳光直接照射；在树脂的配制和使用过程中，要保证操作现场通
风干燥；施工操作环境温度应确保在5℃以上，并且满足树脂使用说明书中要求的环境温度。当温度低于5℃时，应采取升温措施或者选用适合低温环境的材料；混凝土表面有潮湿现象，应用热风机吹干后再进行下道工序；施工完毕应确保48 h
保护，此阶段禁止有过度震动、冲击，避免水分；禁止碳纤维布或片材加固完成后，在下一道工序施工过程进行开洞或使用射钉进行固定装饰材料；碳纤维加固不适用于使用温度高于60℃的部分。详情请参考http://www.shjgu.com/